Оптичні методи зберігання інформації

Мета роботи:

· визначити метод запису голограми та пояснити його;

· для запропонованого оптичного диска пояснити метод запису інформації та визначити які матеріали використовуються в якості робочої поверхні.

 

Порядок виконання роботи

1. Отримати зразки з методами запису голографічного зображення та визначити вид методу.

2. Пояснити принцип запису та зчитування запропонованої голограми.

3. Отримати тип оптичного диску. Замалювати процес запису інформації на оптичний диск.

4. Визначити які матеріали використовують в якості робочого шару для певного типу оптичних носіїв інформації.

 

Контрольні питання

1. Що таке «голограма»?

2. Методи запису голограм.

3. Типи голографічних зображень.

4. Використання голографії.

5. Які види оптичних дисків ви знаєте? Чим вони відрізняються?

6. Методи запису на оптичні диски різного формату.

7. Структура дисків та матеріали робочих поверхонь.

8. Методи захисту інформації на оптичних дисках.

 

Лабораторна робота № 5

Дослідження характеристик випромінюючих приладів

 

Мета роботи: дослідження спектральних характеристик світлодіодів

Прилади і обладнання: джерело постійного струму, спектрофотометр, світлодіоди.

Теоретичні відомості

Світлодіод або світловипромінюючий діод є напівпровідниковим приладом, випромінюючим некогерентне світло при пропусканні через нього електричного струму. Світло, що випромінюється, лежить у вузькому діапазоні спектру, його колір залежать від хімічного складу використаного в нім напівпровідника.

Так, наприклад, домішки алюмінію, гелію, індію, фосфору викликають світіння від червоного до жовтого кольору. Індій, галій, азот примушує світлодіод світиться від блакитного до зеленного кольору. При добавці люмінофора в кристал блакитного світіння, світлодіод світитиметься білим світом. Нині промисловість випускає світлодіоди світіння усіх барв веселки, проте колір залежить не від кольору корпусу світлодіода, а саме від хімічних добавок в його кристалі. Світлодіод будь-якого кольору може мати прозорий корпус.

Як і у будь-якому напівпровідниковому діоді, у світлодіоді є p - n перехід. При пропусканні електричного струму в прямому напрямі, носії заряду - електрони і дірки - рекомбінують з випромінюванням фотонів (із-за переходу електронів з одного енергетичного рівня на інший). Кращі випромінювачі відносяться до прямозонних напівпровідників (тобто таким, в яких дозволені прямі оптичні переходи зона-зона), типу AIIIBV(наприклад, GaAs або InP) і AIIBVI (наприклад, ZnSe або CdTe). Конструкція світлодіода представлена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1-Конструкція індикаторних світло діодів

У рефлекторі розміщується кристал світлодіода. Цей рефлектор задає первинний кут розсіювання. Потім світло проходить через корпус з епоксидної смоли. Доходить до лінзи - і тут починає розсіюватися по сторонах на кут, що залежить від конструкції лінзи, на практиці - від 5 до 160 градусів. Світлодіоди підключаються до джерела струму, анодом до плюса, катодом до мінуса. Мінус (катод) світлодіода зазвичай позначається невеликим спилом корпусу або коротшим виводом.

В порівнянні з іншими електричними джерелами світла (перетворювачами електроенергії в електромагнітне випромінювання видимого діапазону), світлодіоди мають наступні відмінності:

- Високий ККД. Сучасні світлодіоди поступаються по цьому параметру тільки люмінесцентній лампі з холодним катодом.

- Висока механічна міцність, вібростійкість (відсутність спіралі і інших чутливих складових).

- Тривалий термін служби. Але і він не нескінченний - при тривалій роботі і/або поганому охолодженні відбувається "отруєння" кристала і поступове падіння яскравості.

- Специфічний спектральний склад випромінювання. Спектр досить вузький. Для потреб індикації і передачі даних це - перевага, але для освітлення це недолік. Вужчий спектр має тільки лазер.

- Мала інерційність.

- Малий кут випромінювання - також може бути як перевагою, так і недоліком.

- Низька вартість.

- Безпека - не потрібно високу напругу.

- Нечутливість до низьких і дуже низьких температур. Проте, високі температури протипоказані світлодіоду, як і будь-яким напівпровідникам.

 

Світловипромінюючі діоди мають широке застосування. Вони використовуються як випромінювачі у різних схемах індикації, відображення інформації, у волоконно-оптичних лініях зв'язку і у багатьох інших технічних пристроях. При цьому СВД виступає як окремий самостійний елемент пристрою - як дискретний оптоелектронний прилад - або може входити до складу іншого оптоелектронного приладу або оптоелектронної мікросхеми - оптрона.

Залежність параметрів випромінювання від довжини хвилі оптичного випромінювання (чи від енергії випромінюваних фотонів) називається спектральною характеристикою СВД.

Довжина хвилі випромінювання визначається різницею двох енергетичних рівнів, між якими відбувається перехід електронів при люмінесценції. Довжина хвилі λmax випромінювання светлодіода визначається за формулою:

де h - постійна Планка, с - швидкість світла, E - ширина забороненої зони; коефіцієнт 1,23 вірний, якщо λmax вимірюється в мкм, а Е - в ЕВ.

У зв'язку з різною шириною забороненої зони у різних матеріалів довжина хвилі випромінювання різна в різних типах СВД. Приклади спектральних характеристик СВД приведені на рис. 5.2.

Рисунок 5.2- Спектральні характеристики СВД

Порядок виконання роботи

Зняти і побудувати спектральні характеристики для світловипромінюючих діодів різних кольорів.

Контрольні питання

1. Світлодіод. Визначення. Конструкція.

2. Принцип роботи світлодіодів.

3. Параметри та характеристики світлодіодів.

4. Переваги та недоліки світлодіодів.

5. Застосування світлодіодів.

 

 

Лабораторная работа № 6